文/天津市第四十一中學(xué)高二六班 楊鉑 指導(dǎo)教師/劉敏

據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計，2011年中國的汽車普及率已經(jīng)達到每千人56輛，幾乎是2003年的5倍。面對越來越擁擠的大街小巷和熙熙攘攘的車流，人們愈發(fā)關(guān)注交通事故引發(fā)的自身安全問題。

隨著計算機技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，為什么不能讓更準(zhǔn)確、更迅速的計算機代替人類來控制汽車的駕駛呢？本文針對已經(jīng)日漸成熟的汽車無人駕駛技術(shù)，進行相關(guān)改進的理性思考。

汽車無人駕駛技術(shù)的現(xiàn)狀

無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可以稱之為輪式移動機器人，主要依靠車內(nèi)以計算機系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)無人駕駛。清華大學(xué)汽車系副研究員王建強將無人駕駛汽車定義為“通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達預(yù)定目標(biāo)的智能汽車”。它是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。

法國INRIA公司曾用類似于給巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)的全球定位技術(shù)，通過觸摸屏設(shè)定路線，花費十年心血研制出“賽卡博”(Cycab)無人駕駛汽車。德國漢堡一家公司應(yīng)用先進的激光傳感技術(shù)（包括激光攝像機、全球定位儀和智能計算機),把無人駕駛汽車變成了現(xiàn)實，可以實現(xiàn)在錯綜復(fù)雜的城市公路系統(tǒng)的中無人駕駛。

2005年，由美國斯坦福大學(xué)學(xué)生和教師組成的團隊設(shè)計出了斯坦利機器人汽車，在由美國國防部高級研究計劃局（DARPA）舉辦的第二屆“挑戰(zhàn)”（Grand Challenge）大賽中奪冠。該車在沙漠中行駛超過132英里（212.43公里），因此贏得了由五角大樓頒發(fā)的200萬美元獎金。

2011年7月14日我國自主研制的無人駕駛汽車—由國防科技大學(xué)自主研制的紅旗HQ3無人駕駛汽車，首次完成了從長沙到武漢286公里的高速全程無人駕駛汽車實驗，創(chuàng)造了我國自主研制的無人駕駛汽車在復(fù)雜交通狀況下自主駕駛的新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國無人駕駛汽車在復(fù)雜環(huán)境識別、智能行為決策和控制等方面實現(xiàn)了新的技術(shù)突破，達到世界先進水平。

目前汽車無人駕駛技術(shù)的原理

每年，駕駛員們的疏忽大意都會導(dǎo)致許多交通事故。既然駕駛員失誤頻出，汽車制造商們當(dāng)然要集中精力設(shè)計能確保汽車安全的系統(tǒng)?！盁o人”駕駛系統(tǒng)種類繁多，其中有些根本算不上“無人”，還有些活像是科幻小說中的東西。

無人駕駛汽車車頂上裝載的掃描器能發(fā)射64束激光射線，當(dāng)激光掃描到車輛周圍的物體，會反射回來，從而計算出了汽車與物體之間的距離，如圖1。

另一套在底部的系統(tǒng)測量出車輛在三個方向上的加速度、角速度等數(shù)據(jù)，然后再結(jié)合GPS數(shù)據(jù)計算出車輛的位置。所有這些數(shù)據(jù)與車載攝像機捕獲的圖像一起輸入計算機，計算機軟件以極高的速度處理這些數(shù)據(jù)，形成一幅三圍立體圖片，如圖2。這樣，系統(tǒng)就可以非常迅速的作出判斷，決定汽車的行駛方式。

在目前的高端汽車市場上，大多數(shù)車輛都已經(jīng)裝載了車用雷達，它可以用來跟蹤附近的物體。例如，奔馳的自動巡航控制系統(tǒng)便是一種事故預(yù)防系統(tǒng)，它的后保險杠上有一個裝置，當(dāng)它在汽車的盲點內(nèi)檢測到物體時，便會發(fā)出警報。奔馳的另一款轎車在擋風(fēng)玻璃上裝載攝像頭，它可以通過分析路面和邊界線的差別來識別車道標(biāo)記。如果汽車不小心駛離了車道，方向盤會輕微震動來提醒駕駛者。根據(jù)奔馳公司發(fā)布的材料，未來的梅賽德斯無人駕駛汽車會在擋風(fēng)玻璃上裝載兩個攝像頭以實時生成前方路面的三維圖像（見圖2），檢測諸如行人之類的潛在危險，并且預(yù)測他們的行動。

圖1 無人駕駛汽車示意圖

圖2 無人駕駛汽車前方路面的三維圖像

無人駕駛技術(shù)的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

當(dāng)人們還在為側(cè)位停車苦苦練習(xí)的時候，無人駕駛汽車幫你解決了這一切。在現(xiàn)在這個車位如金的城市中，無人駕駛汽車會為人們節(jié)省出很多停車位。大眾、雷克薩斯、奧迪車輛上已經(jīng)基本標(biāo)配了自動泊車輔助系統(tǒng)，為司機減少了很多麻煩。每個司機都有過疲勞駕駛的時候，這時候，您只需點按一個按鈕，車輛便會進入無人駕駛狀態(tài)。無人駕駛系統(tǒng)會使車輛更加準(zhǔn)確地控制供油及剎車，無形間就為車輛節(jié)省了汽油，減少了環(huán)境污染，運用到電動車輛上，更加綠色環(huán)保。

另外，研發(fā)無人駕駛汽車的目的只有一個，那就是—安全。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，每年全球因道路交通事故死亡的人數(shù)超過120萬，自動駕駛可以大大減少駕駛?cè)耸д`造成的安全事故，自動駕駛汽車能夠促使更多人共同使用車輛，極大減少汽車的使用，創(chuàng)造“明天的高速公路火車”。這些“高速公路火車”能減少能源消耗，增加主要道路的運力。在節(jié)約時間方面，美國交通運輸部估計，每一工作日，人們平均花費52分鐘在上下班路上。未來，人們可以以更有效率的方式使用這些時間。

缺點：

人們都知道，基于無線網(wǎng)絡(luò)的計算機會受到無線網(wǎng)絡(luò)信號強弱的影響，太陽黑子的活動也會對電子設(shè)備出現(xiàn)干擾，在隧道里GPS會不能正常使用等等這些情況。

雖然激光傳感器能區(qū)分出其他車輛、行人、自行車，以及其他大大小小的固定物體，而且不會發(fā)出肉眼可見的光線，但是它仍然需要雷達協(xié)助它探測遠處的高速移動物體。安裝在車前的攝像頭可以幫助系統(tǒng)觀測道路指示牌和交通燈，并把信息傳達給車載電腦進行處理作出相應(yīng)的動作。

可以想象，這一整套系統(tǒng)的編程會有多么繁瑣，比如換道的算法，沒有交通燈時的路口會車等等復(fù)雜駕駛動作。以后者為例，無人駕駛汽車會先靠右停下來，觀察對方行動，如果對方?jīng)]有動作，它就往前挪一點點，再看對方反應(yīng)，如果還不動，那它才會開始轉(zhuǎn)向。越繁瑣的程序，就會越容易出現(xiàn)計算錯誤，造成無法逆轉(zhuǎn)的悲劇。然而，最最主要的問題是：造價過高！

對汽車無人駕駛技術(shù)提出的改進建議

1.現(xiàn)在的無人駕駛技術(shù)只能選擇一條路線行進，無法根據(jù)道路擁擠情況做出路線的實時最優(yōu)選擇。由于目前3G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，建議可以從車內(nèi)地圖導(dǎo)航系統(tǒng)快速獲取前往目的地之間的道路擁擠情況，選擇最佳路線前往目的地。

2.雷達、激光測距儀和攝像頭只能檢測到車身周圍近距離物體的變化，無法根據(jù)前方車輛所處位置做出最佳的變道選擇。建議通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、WIFI、GPS三大設(shè)備同時處理，準(zhǔn)確定位車輛信息。若每一輛車都配備這一套設(shè)備，并通過網(wǎng)絡(luò)進行信息交換，就可以更加準(zhǔn)確地得知前方車輛的具體位置、方向、車速以及加速度，從而使車輛做出最優(yōu)的超車方案。

3.目前的計算機無法分辨出行人、障礙物以及行駛車輛?？梢宰鲆粋€假設(shè)：在你的前方有一個突然打滑的車輛，你的左邊是一輛大貨車，右邊是一群小孩，那么現(xiàn)在的無人駕駛車輛會選擇撞向小孩，因為阻力較小。而有經(jīng)驗的司機都會減慢車速撞上大貨車，這是一個道德觀念問題。而作為計算機，既沒有道德也沒有情感?，F(xiàn)在的技術(shù)還無法使計算機更加準(zhǔn)確的做出判斷，需要做出長時間的實驗來完成改進。

4.無人駕駛汽車只停留在規(guī)定路線后沿路線前進，我的想法是通過攝像頭對周圍進行三維掃描，并通過語音時時改變行車路線。并可以通過語音控制汽車的車速、變道、超車及轉(zhuǎn)彎等一切功能。

可以看出來，以現(xiàn)在的科技水平人們對無人駕駛技術(shù)處于完全不放心的態(tài)度。但是我相信，隨著科技的發(fā)展和時代的進步，這一態(tài)度將會有所改變。